(57)【要約】【課題】  蓄電池のインピーダンス測定に電力損失がなく、大掛かりな装置を必要とせず、かつ、測定回路を複雑化することなく、蓄電池のインピーダンスを正確に測定する、蓄電池のインピーダンス計測用電流供給回路（方式）を提供することである。【解決手段】  本発明に係る蓄電池のインピーダンス計測用電流供給回路（方式）は、蓄電池５１に交流電流を供給し、供給する交流電圧と交流電流により蓄電池のインピーダンスを計測するための計測電流を供給する回路であって、該回路５０は、インピーダンスを計測する蓄電池５１に供給するエネルギーを蓄えるキャパシタ５２と、前記蓄電池と前記キャパシタとの間に挿入の昇降圧チョッパー回路５３と、前記キャパシタに並列に組み込まれた制御回路５４とで構成されている。【選択図】  図５
2007033111.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電池に計測用交流電流を供給し、供給する交流電流と交流電圧により蓄電池のインピーダンスを計測するための計測用交流電流を蓄電池に供給する方式であって、インピーダンスを計測する蓄電池に供給する電力を蓄えるキャパシタと、前記蓄電池と前記キャパシタとの間に挿入の昇降圧チョッパー回路と、前記キャパシタに並列に組み込まれた制御回路からなる、蓄電池のインピーダンス計測用電流供給方式。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電池の内部インピーダンスを測定において、電力損失が少ない蓄電池のインピーダンス計測用電流供給方式に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
蓄電池は通常充電器や負荷等の機器と接続されている。機器は一定の電流であることは少なく、電流変動を生じることが多い。電流変動が生じるとその変動が蓄電池へのノイズ電流となる。
【０００３】
蓄電池の内部インピーダンスを測定するにあたり、蓄電池にインピーダンス計測用交流電流を供給するが、該電流が前記ノイズ電流と干渉し、測定結果に誤差が発生し、或いは測定不能状態となることがある。このため、蓄電池の内部インピーダンスを測定するには前記ノイズの周波数と計測交流電流の周波数とを明確に分離する必要があり、できるだけ大きな計測用交流電流を流すことが望ましいが、電流を増やすとそれに比例して電力損失が増加して発熱し、該発熱に対処するために大型の放熱器が必要となり、装置全体が大型化する傾向にある。
【０００４】
蓄電池のインピーダンスを測定する方法として、いわゆる交流４端子法が知られている。
交流４端子法による蓄電池のインピーダンス測定の原理図を図１に示す。図１において、１は蓄電池、２は計測用交流電流印加手段、３は計測手段であり、蓄電池１と並列に計測用交流電流印加手段２および計測手段３が接続されている。
【０００５】
交流４端子法による蓄電池のインピーダンスの測定は、インピーダンス測定対象の蓄電池１に計測用交流電流印加手段２から電流Ｉを流し、その際に発生する起電力Ｖを計測手段（交流電圧計）３で計測し、蓄電池のインピーダンスＺを下記式（１）で求める。
Ｚ＝Ｖ／Ｉ・・・・・・（１）
【０００６】
計測用交流電流印加手段２は、蓄電池１のインピーダンスを測定するための計測用交流電流を発生させるものである。この計測用交流電流印加手段２は、例えば交流定電流源として機能するものであって、原理的にインピーダンスは無限大である。
【０００７】
計測手段３は、計測用交流電流印加手段２が発生した交流電流により蓄電池１に生じた起電力を計測するものである。この計測手段３は、例えば交流電圧計として機能するものであって、原理的にインピーダンスは無限大である。
【０００８】
ところで、蓄電池には図１に示すように商用電源に接続された整流器５や負荷６等が接続され、それらにより交流電流成分（ノイズ電流）が蓄電池に流れる。蓄電池のインピーダンス計測を行うにはこのノイズ電流成分と計測電流成分とを分離する必要がある。
【０００９】
本出願人は特許文献１で、ノイズ電流成分と計測電流成分とを分離するため、計測手段に通常の計測電流のみを通過させるアナログフィルタあるいはデジタルフィルタからなる周波数フィルタを設け、ノイズ電流成分を除去して蓄電池のインピーダンスを測定する方法を提案した。
【００１０】
しかし、計測電流の周波数とノイズ電流の周波数とが近接している場合には前記ノイズ電流をノイズ電流除去用周波数フィルタでは除去できず、計測誤差を生ずることがある。
このため、ノイズ電流の影響を少なくしてインピーダンスを測定する手段として、（１）ノイズ電流より大きい電流にて計測する、
（２）ノイズ周波数と異なる周波数で計測する、
等の方法が必要となってきている。
【００１１】
蓄電池にノイズ電流より大きな電流を流す方式として、図２及び図３に示す回路が提案されている。
【００１２】
図２に示す回路２０は蓄電池に対して充放電を繰り返す方式で、蓄電池２１に計測用交流電流を印加する信号手段（交流信号）２２、演算増幅器２２ａ、電流検出抵抗２３、蓄電池２１を充電する方向へ電流を流す為の電力源２５とトランジスタ２６、２７とで構成されている。
【００１３】
この回路は次の様に動作する。即ち、信号手段２２により＋の信号が出て演算増幅器２２ａからＨの信号が出るとトランジスタ２６がＯＮし電力源２５から電流が蓄電池２１へ充電する方向へ流れる。次に、信号手段により−の信号が出て演算増幅器２２ａからＬの信号が出るとトランジスタ２６はＯＦＦしトランジスタ２７がＯＮし、蓄電池２１から電流検出抵抗２３を通り放電する方向へ電流が流れる。この動作を繰り返すことで蓄電池２１には一定の交流電流が流れその時の蓄電池間の交流電圧を測定することで蓄電池２１の内部インピーダンスが計測出来る。
【００１４】
しかし、図２に示す回路２０で蓄電池２１に計測（充電）電流を流すための電力源２５としては、蓄電池２１の電圧以上の電圧を供給できる供給源が必要となり、電流と電圧に見合った電力（エネルギー）源を要し、供給電力、放電電流を流すときに計測回路で放電電流と電圧による大きな電力損失による発熱が伴い、放熱のための対策が必要となる。
【００１５】
図３に示す回路３０は蓄電池放電側に脈流を流す方式で、蓄電池３１に計測電流を印加する信号手段（交流信号）３２、演算増幅器３２ａ、電流検出抵抗３３とトランジスタ３６とで構成されている。
【００１６】
この回路は次の様に動作する。即ち、信号手段２２により演算増幅器２２ａに＋の信号が入ると演算増幅器３２ａはＨの信号を出し、トランジスタ３６はＯＮし、蓄電池３１は電流検出抵抗３３を通り放電する。次に信号手段２２により演算増幅器２２ａに−の信号が入るとトランジスタ３６はＯＦＦし、蓄電池３１の放電は停止する。この動作を繰り返すことで蓄電池３１には一定の交流電流が流れ、それによって前記図２の場合と同様に蓄電池３１の内部インピーダンスが計測出来る。
【００１７】
この図３に示す回路は、前記図２で示す回路と比較して充電時の電力源を必要としない。しかし、図２に示す回路と同じ計測電流を得ようとすると２倍の放電電流を必要とするため、放電時の電力損失が増大し、電力損失に伴う発熱を放熱するため放熱のための対策が必要となる。
【００１８】
上記従来方式では電力損失が大きいため、電力損失を抑えた方式が提案されている。図４は電力損失を抑えた方式の回路４０で、回路に補助電池４１を設けた構成となっている。なお、図２と同一な機器には同じ符号を付けた。
【００１９】
この回路は次の様に動作する。即ち、まず信号手段２２によりトランジスタ２６をＯＮさせ、電力源２５から電流検出抵抗２３を介して電流が蓄電池２１へ充電する方向へ流れる。次に信号手段２２の信号が逆転するとトランジスタ２６はＯＦＦし、トランジスタ２７がＯＮし、蓄電池２１から電流検出抵抗２３を通り放電する方向へ電流が流れる。この回路によれば蓄電池２１への充電方向への電流を流すに際しては、補助電池４１により電力源２５としては図２の場合に比し小さくて良く、電力損失は抑えられる。
【００２０】
図４に示す電力損失を抑えた方式は、前記図２、図３に示す方式に比べ電力損失は少ないが、原理上、蓄電池の電圧と供給電力の電圧とに差がないと動作しないため、供給電力の電圧増に伴う電力損失は発生し、また、補助電池４１の充電回路も必要となり、装置の大型化は避けられない問題がある。
【特許文献１】特開２００４−１３２７９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
本発明は、上記欠点を解消し、インピーダンス測定に放熱のための対策を必要とせず、かつ、測定回路を複雑化することなく、蓄電池のインピーダンスを測定することができる蓄電池のインピーダンス計測用電流供給方式を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明に係る蓄電池のインピーダンス計測用電流供給方式は、蓄電池に計測用交流電流を供給し、供給する交流電圧と交流電流により蓄電池のインピーダンスを計測するための計測電流を蓄電池に供給する回路であって、該回路は、インピーダンスを計測する蓄電池に供給するエネルギー（電力）を蓄えるキャパシタと、前記蓄電池と前記キャパシタとの間に挿入の昇降圧チョッパー回路と、前記キャパシタに並列に組み込まれた制御回路とで構成されている。
【００２３】
本発明に係る蓄電池のインピーダンス計測用電流供給方式によれば、エネルギーを蓄えるキャパシタを設けることで、放電時のエネルギーを充電時のエネルギーに用いることができ、外部からの電力供給並びに蓄電池放電電力の消費を大幅に抑制することができ、従って電力損失を大きく抑えることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明は、インピーダンス測定に大きな電力損失を伴わず、放熱のための対策を必要とせず、かつ、測定回路を複雑にすることなく、正確に蓄電池のインピーダンスを測定することができる蓄電池のインピーダンス計測用電流供給方式を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
【００２６】
図５は、本発明蓄電池のインピーダンス計測用電流供給回路の一実施形態を示すもので、図５（Ａ）は全体の回路を示すブロック図、図５（Ｂ）は昇降圧チョッパー回路を示す回路図である。図６は蓄電池に電流を供給する制御手段を示す説明図である。
【００２７】
図５に示すように、本実施形態のインピーダンス計測用電流回路５０は、インピーダンスを測定する蓄電池５１、蓄電池５１の放電電力によりエネルギーを蓄えるキャパシタ５２、蓄電池に計測用交流電流を供給する昇降圧チョッパー回路５３、前記チョッパー回路５３を制御する制御回路５４とで構成されている。
【００２８】
昇降圧チョッパー回路５３は図５（Ｂ）に示すように、蓄電池５１を放電するときにはチョッパー回路を昇圧動作し放電エネルギーをキャパシタ５２に蓄える。一方、蓄電池５１を充電する時にはチョッパー回路５３を降圧動作しキャパシタ５２が蓄えたエネルギー（電力）を蓄電池５１に供給する。
【００２９】
以下昇降圧チョッパー回路５３につき図５（Ｂ）により詳細に説明する。端子ａ、ｂ間に接続された蓄電池５１が放電するときは、制御回路５４はチョッパー回路５３の端子ｅに図６（Ｃ）に示すパルス状の信号を送り、トランジスタＱ１をスイッチングさせる。チョッパー回路５３は制御回路５４から端子ｅに電流（信号）が供給されると、トランジスタＱ１がＯＮし、蓄電池５１のエネルギー（電力）がリアクトルＬ１に蓄えられる。リアクトルＬ１に蓄えられたエネルギーがダイオードＤ１を通して端子ｃ、ｄ間に接続されたキャパシタ５２に供給され、キャパシタ５２にエネルギーが蓄えられる。
【００３０】
次に、蓄電池５１にエネルギー（電力）を供給するときは、制御回路５４からチョッパー回路５３の端子ｆに図６（Ｄ）に示すパルス状の電流（信号）を供給しトランジスタＱ３をスイッチングさせる。トランジスタＱ３がＯＮするとトランジスタＱ２がＯＮし、トランジスタＱ３がＯＦＦするとトタンジスタＱ２はＯＦＦする。トランジスタＱ２のＯＮによりキャパシタ５２に蓄えられたエネルギー（電力）が端子ｃからトランジスタＱ２、チョークコイルＬ１へと流れ、蓄電池５１に充電する方向へ電流が流れる。
【００３１】
先ず、蓄電池５１からのエネルギーをキャパシタ５２に蓄えるとき（蓄電池が放電する方向へ流す時）には、制御回路５４からチョッパー回路の端子ｅに図６（Ｃ）に示すパルス信号を供給する。チョッパー回路の端子ｅにパルス信号が供給されると、トランジスタＱ１がＯＮ／ＯＦＦし昇圧動作となり、蓄電池５１からのエネルギーをキャパシタ５２に蓄える。キャパシタ５２の電圧は図６（Ｂ）に示すようにトランジスタのスイッチングにより徐々に電圧が上昇する。キャパシタ５２の電圧が上がった時点で制御回路５４からチョッパー回路５３への信号の供給を端子ｅから端子ｆに切り換え図６（Ｄ）に示すパルス状信号を端子ｆに供給する。端子ｆに信号が供給されるとトランジスタＱ２、Ｑ３がスイッチングし降圧動作となり、キャパシタ５２に蓄えられたエネルギーは蓄電池に供給され、キャパシタの電圧は図６（Ｂ）に示すように徐々に低下する。
【００３２】
上述したように、制御回路５４からの操作によりキャパシタ５２のエネルギーを蓄電池５１に供給し（蓄電池の充電方向）、次いでキャパシタ５２のエネルギーを蓄電池５１からのエネルギーで蓄える（蓄電池の放電方向）サイクルを繰り返すことで、被計測蓄電池５１に流れる電流は図６（Ａ）に示す様に、放電方向と充電方向に交互に流れ、蓄電池５１に計測用交流電流を流すことができ、インピーダンス計測用の計測電流にできる。
【００３３】
しかも、本実施形態で消費される電力は昇降圧チョッパー回路５３のスイッチングロス、キャパシタ５２の誘電体損失等の損失のみとなり、従来方式に比べ、極めて僅かである。
【００３４】
図６（Ｅ）（Ｆ）は制御回路５４がチョッパー回路５３に供給するパルス状信号の一例で、図示するように信号の間隔を短い間隔から徐々に長くし、そしてまた徐々に短くすることで、チョッパー回路５３から蓄電池に放出又は供給されるエネルギー（電流）は図６（Ｇ）に点線で示す様により正弦波に近いものとなり、正弦波に近づけることで、正弦波に含まれる高調波の成分を除くことができ、インピーダンスの計測をより正確に行うことが可能となる。
【００３５】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、インピーダンス測定に電力損失を伴わず、従って電力損失に伴う発熱が抑えられるので放熱のための対策をほとんど必要とせず、かつ、測定回路を複雑にすることなく、蓄電池のインピーダンスを測定することができる蓄電池のインピーダンス計測用電流供給方式を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】インピーダンス測定の原理を示す説明図である。
【図２】インピーダンス測定における従来の測定方式を示す回路図である。
【図３】インピーダンス測定における従来の他の測定方式を示す回路図である。
【図４】インピーダンス測定における従来の他の測定方式を示す回路図である。
【図５】本発明の一実施形態を示す回路図である。
【図６】本発明における蓄電池に電流を供給する制御手段を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３７】
５０      インピーダンス計測用電流供給回路
５１      蓄電池
５２      キャパシタ
５３      昇降圧チョッパー回路
５４      制御回路
【図１】
2007033111.tif 000003
【図２】
2007033111.tif 000004
【図３】
2007033111.tif 000005
【図４】
2007033111.tif 000006
【図５】
2007033111.tif 000007
【図６】
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